Linux インデックスノード inode の詳細な説明

1. inodeの紹介

inode を理解するには、まずファイル ストレージから始める必要があります。ファイルはハードディスクに保存され、ハードディスクの最小の保存単位は「セクター」と呼ばれます。各セクターには 512 バイト (0.5 KB に相当) が格納されます。オペレーティング システムがハード ディスクを読み取るとき、セクターごとに読み取るのではなく (これは非常に非効率的です)、一度に複数のセクターを連続して読み取ります。つまり、一度に 1 つの「ブロック」を読み取ります。複数のセクターで構成されるこの「ブロック」は、ファイル アクセスの最小単位です。最も一般的な「ブロック」サイズは 4KB です。つまり、8 つの連続したセクターがブロックを形成します。ファイル データは「ブロック」に保存されるため、ファイルの作成者、ファイルの作成日、ファイルのサイズなどのファイルのメタデータを保存する場所も見つける必要があります。ファイルのメタデータを保存するこの領域は inode と呼ばれ、中国語では「インデックス ノード」と翻訳されます。

2. Inodeにコンテンツが含まれている

Linux のディレクトリのデータ ブロック内の各項目には、ファイル名とそれに対応する inode が含まれています。 inode には、ファイルの属性と、ファイルの実際の保存場所、つまりデータ ブロック番号が記録されます。各ブロック (共通サイズは 4KB) は、inode を通じてファイルの場所を特定するために使用できます。 inode は Linux にあり、vnode は Unix にあります。基本的に、inode には少なくとも次の情報が含まれています。

（１）ファイルの種類 （２）ファイルのアクセス権
（３）ファイルの所有者とグループ
（４）ファイルサイズ
（５）リンク数、つまり、inodeを指しているファイル名の総数。
（6）ファイルのステータス変更時刻（ctime）、最終アクセス時刻（atime）、最終修正時刻（mtime）。
（7）ファイルの特殊属性：SUID、SGID、SBIT
（8）ファイルの内容への実際のポインタ。

stat コマンドを使用して、ファイルの inode 情報を表示できます。

3. iノードの特性

ディスクをフォーマットすると、inode の数とサイズが固定されます。inode の特性は次のとおりです。

（１）各inodeのサイズは128Bに固定されている。 dumpe2fs コマンドを使用して、ext2/ext3/ext4 ファイル システム情報を表示できます。

$ dumpe2fs -h /dev/sda1 | grep "Inode サイズ"
dumpe2fs 1.41.12 (2010 年 5 月 17 日)
iノードサイズ: 128

（２）各ファイルは１つのinodeのみを占有する。したがって、ファイル システムが作成できるファイルの数は、i ノードの数に関係します。システムがファイルを読み取るとき、まず inode を見つけて、inode に記録されている権限がユーザーの権限と一致するかどうかを分析する必要があります。それらが一致する場合にのみ、ブロックの内容の読み取りを実際に開始できます。

4. オペレーティングシステムがディスクファイルを読み取るプロセス

オペレーティング システムがディスク ファイルを読み取るプロセスは次のとおりです。

（１）指定されたファイルが配置されているディレクトリに従って、ディレクトリのデータ実体を取得し、データ実体内のデータ項目に従って対応するファイルのinodeを見つける。
（２）ファイルのinodeに基づいてinodeTableを検索する。
（３）inodeTable内の対応関係に従って対応するブロックを検索する。
（4）ファイルを読む。

ディスク ファイルを読み取るシステムの概略図は次のとおりです。

たとえば、/etc/passwd ファイルを読み取る場合、読み取りプロセスは次のようになります。

（1）ルートディレクトリ/のinodeを取得します。マウント ポイント情報から、ルート ディレクトリの inode 番号が 2 であることがわかります。

ll-di /
2 dr-xr-xr-x 19 ルート ルート 4096 2月14日 09:32 /

（２）ルートディレクトリのinodeに基づいて、ファイルからinode番号へのマッピングテーブルとして理解できるルートディレクトリのデータ実体ブロックを見つけ、ディレクトリのinode番号などを見つけます。

ll -di /etc
786433 drwxr-xr-x 98 ルート ルート 12288 2月13日 17:18 /etc

（３）ディレクトリ等のinode番号に従って、ディレクトリ等のデータ実体ブロックを読み取り、ファイルpasswdのinode番号を見つける。

ll -i /etc/passwd
787795 -rw-r--r-- 1 ルート ルート 1552 1月4日 14:56 /etc/passwd

（４）/etc/passwdファイルのinode番号に基づいて、/etc/passwdファイルのデータ実体ブロックを取得し、ファイルの読み取りを完了することができる。

5. inodeの多くの利点

（１）削除できないファイルについては、inodeノードを削除することで削除できます。
（２）ファイルの移動や名前の変更は、ファイル名からディレクトリ内のiノードへのマッピングを変更するだけで、ハードディスク上での実際の操作は必要ありません。
（３）ファイルを削除するときは、inode を削除するだけで済みます。ハードディスクを実際にクリアする必要はありません。次に書き込むときに上書きするだけで済みます（これが、削除されたデータを回復できる理由の 1 つです）。
（4）ファイルを開いた後は、inodeを通じてファイルを識別するだけで済みます。

上記は Linux インデックス ノード inode の詳細な説明です。Linux インデックス ノード inode の詳細については、123WORDPRESS.COM の他の関連記事に注目してください。